Устройство для измерения средней частотыСлЕдОВАНия иМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использова но в цифровых устройствах для измерения средней частоты следования импульсов в пачке или в серии пачек иЛпульсов, а также частоты следования непрерывной последовательности импульсов. Известно устройство для измерени средней частоты, содержащее три счетчика, элементы И, генератор эта лонной частоты l}. Недостатки этого устройства - уве личение погрешности измерения при большом количестве пачек в одном из мерении и ограничение функциональны возможностей. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для измерения частоты, соде жащее счетчики, элементы И, триггер генератор эталонной частоты 2. Однако данное устройство значительно сложнее и обладает дополнительной погрешностью измерения за счет нестабильности .(разброса) формирования конца мерного интервала времени из пачки измеряемых импульсов . Эта нестабильность получается за счет асинхронности импульсов измеряемой и эталон-ной частоты. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения средней частоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входами вспомогательного счетчика и счетчика эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого и второго элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и ерез первый элемент ИЛИ со входом установка нуля вспомогательного счетчика, а вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина Установка нуля соединена с соответствующиАШ входами счетчиков эталонной и измеряемой частот и с входами первого и второго элементов ИЛИ, четвертый элемент. И,введен элемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталонной частоты выполнен реверсивным, причем выходы третьего и четвертого элементов И через эле мент ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом триггера, а прямой выход три гера подключен к первому входу четве того элемента И, второй вход которо го соединен с прялдам выходом вспомо гательного счетчика и первым управляющим входом реверсивного счетчика эталонной частоты, второй управляющий вход которого соединен с инверс ным выходом вспомогательного счетчи ка, выход счетчика эталонной частоты соединен;(через второй элемент ИЛИ с входом установка нуля триггера. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграм1Ф1, поясняющие работу устрой ства. Устройство для измерения частоты следования импульсов содержит генератор 1 импульсов эталонной частоты реверсивный счетчик 2 эталонной частоты, вспомогательный счетчик 3, счетчик 4 измеряемой частоты, триггер 5, элемент 6 ИЛИ-НЕ, элементы 7-10 И, элементы 11 и 12 ИЛИ, шины 13и 14 входа. Триггер 5 выполнен н элементах 15-22 И-НЕ. Устройство работает следунвдим образом. В исходном состоянии по управляю щей шине 14 входа на устройство пос тупает сигнал уровнем логической 1, который устанавливает все разряды счетчикой 2 VI А (через элемент 12 или) счетчика 3 в обнуленное сос тояние, а также (через элемент 11 или) на соединенные входы R, J, К триггера 5. При наличии сигнала уро нем логической 1 на соединенных входах J-K, вход триггера 5 блокируется и он не реагирует на входные тактовые импульсы, поступающие на вход Т. Сигнал уровнем логическая 1 на входе R основного трактируемого триггера устанавливает его в состояние О, и так как элементы 17 и 21 открыты (отсутствуют сигнал С выходов элементов 15 и 19) осуществляется Запись информации из основного триггера во вспомогательный, т„е. на прямом выходе 2 триггера 5 устанавливается сигнал уровнем логический О. Таким образом, устройство принимает исходное состояние. . По команде Измерение сигнал ур ня логическая 1 снимается с шины 14входа. С этого момента времени снимается блокировка триггера 5 по входам J-K, снимаются сигналы обнуления счетчиков 2-4 и устройство готово к приему первой пачки импуль сов измеряемой частоты. Импульсы измеряемой частоты (Ug на фиг. 2) через открытый элемент 10 И, схему 6 ИЛИ-НЕ поступают на счетный вход (Ug на фиг. 2) триггера 5. Так как триггер 5 по счетному входу запускается только положительным перепадом напряжения, то он переходит в состояние 1 в момент окончания первого импульса измеряемой частоты (Up на фиг. 2). С этого момента времени сигнал уровнем логического О с инверсного выхода триггера 5 закрывает элемент 10 И и последующие импульсы измеряемой частоты не воздействуют на триггер 5. Напряжение уровнем логическая 1 с прямого выхода триггера 5 открывает элементы 7-9 И и на счетные входы счетчиков 2 и 3 поступают импульсы эталонной частоты от генератора 1 (Цд на фиг. 2) . Так как элементы 7-9 И открываются триггером 5 в момент окончания первого импульса измеряемой частоты, то на счетный вход счетчика 4 поступают импульсы измеряемой частоты, начиная со второг.о импульса (Ue на фиг. 2). в этом случае счетчик 4 считает количество периодов измеряемой частоты в пачке, т.е. не регистрирует первый импульс начала измерения. Одновременно на управляющий вход Установка нуля вспомогательного счетчика 3 поступают импульсы измеряемой частоты, каждый импульс которой обнуляет его, причем на все время воздействия импульса сброса счетчик 3 находится в обнуленном состоянии. Емкость счетчика 3 выбирается такой, чтобы за время отсутствия импульса сброса он заполнялся импульсами эталонной частоты менее чем на половину (N-1 на фиг. 2) . С момента окончания последнего импульса пачки, счетчик 3 заполняется импульсами эталонной частоты, а счетчик 2 до определенного момента времени суммирует (NJ на фиг. 2) , а потом вычитает эти импульсы. Когда емкость вспомогательного счетчика 3 заполнена на половину, т.е. в него занесено количество импульсов равное (где п - количество двоичных разрядов в счетчике 3), триггер старшего разряда счетчика 3 изменяет свое состояние и переключает реверсивный счетчик 2 в режим вычитания. С этого момента из счетчика 2 вычитаются импульсы (N2 на фиг. 2) и это продолжается до тех пор, пока вспомогательный счетчик 3 не переполнится. Переполнение счетчика 3 происходит после занесения в него количества импульсов, равного 2 ,. в результате чего триггер старшего разряда сч.етчика 3 вновь изменяет свое состояние и переключает счетчик 2 в режим сложения. Прямоугольный импульс (и фиг. 2), сформированный на выходе вспомогательного счетчика 3, пройдя через открытый элемент 9 И, схему б ИЛИ-НЕ своим задним фронтом переводит по счетному входу триггер 5 в нулевое исходное состояние (U на фиг. 2). Элементы 7-9 И закрываются, а элемент 10 И открывается - в устройстве закончился процесс измерения частоты импульсов первой пачки. За время нахождения триггера старшего разряда счетчика 3 в состоянии 1 (счетчик 2 включен в режим вычитания) , из счетчика 2 вычлись все импульсы, занесенные в него с момента окончания последнего импульса пачки (Up на фиг. 2) измеряемой частоты. . Таким образом, за цикл измерения одной пачки в счетчик 4 занесено количество импульсов, равное сумме периодов импульсов в измеряемой пачке, а в счетчике 2 - количество импульсов, пропорциональное сумме периодов импульсов измеряемой частоты в этой пачке. При поступлении на вход устройств следукяцих пачек импульсов измеряемой частоты работа устройства происходит аналогично описанному, причем этот процесс повторяется до тех пор, пока в счетчик 2 не занесено определенное наперед заданное количество импульсов эталонной частоты, например Ng. При занесении в счетчик 2 ко личества N импульсов на его выходе происходит изменение сигнала с О на 1. Этот сигнал уровнем логической 1 по управляющему входу устанавливает (переключает) триггер 5 в ну левое состояние, при котором элементы 7-9 И закрываются, элементы 10 И открываются. На этом процесс измерения полностью заканчивается и триггер 5 остается в нулевом состоя нии, из-за наличия сигнала уровнем логической 1 на его управляющем входе. Таким образом, за время измерени NO Tg -j- (где - частота генератора 1), счетчик 4 регистриру ет количество периодов импульсов из меряемой частоты всех измеренных па чек. Так как счетчик 3 обнуляется каждым импульсом измеряемой частоты, то его показания Мэ в конце времени измерения равно числу импульсов эталонной частоты, поступивших на счетчик 3 от момента прихода последнего импульса измеряемой частоты до конца измерения. По величине N-3 можно с точностью до периода эталонной ча тоты Тэт определить суммарную длительность Т-jj всех Nj( периодов измеряемой частоты Тс То- МзТэт измеряемая частота равна отношению числа полных периодов к их суммарной длительности Благодаря точному измерению суммарной длительности целого числа периоов измеряемой частоты предлагаемое устройство позволяет с заданной точностью в широком диапазоне частот измерять частоту следования непрерывной последовательности импульсов, одной пачки и серии пачек самых азличных длительностей. Формула изобретения Устройство Для измерения средней частоты следования импульсов, содержащее генератор импульсов, эталонной частоты, соединенный через первый элемент И со счетными входами вспомогательного счетчика и счетчика эталонной частоты, триггер, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого и второго элемента И, выход второго элемента И соединен со счетным входом счетчика измеряемой частоты и через первый элемент ИЛИ со входом Установка нуля вспомогательного счетчика, а вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом триггера, шина Установка нуля соединена с соответствующими входами счетчиков .эталонной и измеряемой частот и с входами первого и второго элементов ИЛИ, четвертый элемент И, отлич ающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен элемент ИЛИ-НЕ, а счетчик эталонной частоты выполнен реверсивным, причем выходы третьего и четвертого элементов И через элемент ИЛИ-НЕ соединены со счетным входом триггера, а прямой выход триггера подключен к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с прямым выходом вспомогательного счетчика и первым управляющим входом реверсивного счетчика эталонной частоты, второй управляющий вход которого соединен с инверсным выходом вспомогательного счетчика, выход счетчика эталонной частоты соединен через второй элемент ИЛИ с входом установки нуля триггера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 524139, кл. G 01 R 23/02. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2644441, кл. G 01 R 23/02.